Makalah Fisika Penerapan Gelombang Cahaya pada Kamera

Makalah  Fisika

PENERAPAN GELOMBANG CAHAYA PADA KAMERA

         

 

TAHUN PELAJARAN 2014/2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang mana telah membrikan Rahmatnya kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan makalah fisika  yang berjudul “Penerapan Gelombang Cahaya”.

Saya sangat berterima kasih kepada guru pembimbing  yang mana telah memberikan pengarahan dan bimbingan dalam menyelesaikan makalah ini .

Harapan Saya, makalah ini berguna . kedepan nya dan Saya menyadari laporan ini masih jauh dari sempurna.Untuk itu kritik dan saran dari rekan-rekan yang membangun sangat lah kami harap kan.

Salaonro,  02 Desember 2014

                                                                             Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR............................................................................................ 1

DAFTAR ISI...........................................................................................................2

BAB I PENDAHULUAN..................................................................................... 3

A.    Latar belakang ............................................................................................ 3

B.     Tujuan………………............................................................................. ...3

BAB II PEMBAHASAN..................................................................................... 4

A.    Pengertian kamera......................................................................................4

B.     Sejarah Kamera............................................................................................5

C.     Mengenal Auto Fokus …………………………………………………….7

D.    Komponen-Komponen Kamera………….………………………………12

E.     Prinsip Kerja Kamera Auto Fokus……………………………………..18

BAB V PENUTUP..............................................................................................22

A.    Kesimpulan..................................................................................................22

B.     Saran..............................................................................................................22

DAFTAR PUSTAKA......................................................... ……………………23

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Dalam suatu  kehidupan, manusia tak lepas dari bunyi dan cahaya. Karena kedua komponen itu adalah hal yang sangat erat kaitannya dalam keberlangsungan suatu sistem kehidupan. Bunyi dan cahaya tersebut dalam bidang ilmu fisika dikelompokkan sebagai gelombang. Gelombang sendiri merupakan usikan yang merambat,atau getaran yang dirambatkan. Dalam perambatannya, gelombang memerlukan medium perambatan.Medium perambatan gelombang merupakan medium elastic yang merupakan medium yang mudah berubah bentuk.Berdasarkan medium perambatannya, gelombang di bedakan atas gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

Cahaya  merupakan sebuah gelombang yang mengalami peristiwa pemantulan.Cahaya memiliki sifat-sifat : dapat dikenal oleh mata,merupakan bentuk radiasi,merupakan gelombang yang merambat,memindahkan suatu egergi dari suatu tempat ke tempat yang lain,merambat menurut garis lurus. Berdasarkan uraian diatas akan dibahas  manfaat gelombang cahaya dalam kehidupan sehari-hari yaitu pada kamera auto fokus

B.     Rumusan Masalah

1.      Bagaimana Prinsip Kerja Kamera Auto Fokus ?

C.    Tujuan

Mengetahui Prinsip Kerja Kamera Auto Fokus

BAB II
PEMBAHASAN

A.    Pengertian Kamera

Kamera- merupakan seperangkat perlengkapan yang memiliki fungsi untuk mengabadikan suatu objek menjadi sebuah gambar yang merupakan hasil proyeksi pada sistem lensa. Untuk yang pertama kalinya kamera disebut juga dengan kamera obscura. Kata ini berasal dari bahasa latin yang artinya “ ruang gelap”.  Kamera obscura adalah sebuah alat yang terdiri dari ruang gelap atau kotak, yang bisa memantulkan cahaya dengan menggunakan dua buah lensa konveks, setelah itu menempatkan gambar objek eksternal itu pada sebuah kertas/film. Penempatan film tersebut ada pada pusat fokus dari lensa.

B.     Sejarah Kamera

 Seorang ilmuwan muslim yang bernama Alhazen untuk pertama kalinya menemukan kamera obscura. Alhazen menerbitkan sebuah buku yang berjudul Books of Optics (1015-1021) yang menjelaskan tentang kamera obscur.

Lain lagi dengan ilmuwan yang berasal dari Inggris pada tahun 1660-an yang bernama Robert Boyle dan asistennya Robert Hooke yang menemukan portable camera obscura. Namun Johann Zahn merupakan orang yang pertama kalinya menemukan kamera cukup praktis dan kecil untuk dapat digunakan dalam bidang fotografi pada tahun 1685. Kamera fotografi banyak menerapkan prinsip model Zahn, dimana sistemnya selalu menggunakan slide tambahan yang digunakan untuk memfokuskan objek. Sistem tersebut adalah dengan cara memberikan tambahan pada sebuah plat yang sensitif terdapat didepan lensa kamera tersebut setiap sebelum melakukan pengambilan sebuah gambar.

Pada tahun 1826, seorang Joseph Nicepore Niepce telah berhasil menciptakan sebuah kamera dan mempublikasikan gambar dari bayangan yang dihasilkan kameranya. Gambar tersebut dikenal ssebagai foto pertama yaitu gambaran kabur atap-atap rumah pada sebuah lempengan campuran timah. Joseph Nicepore Niepce bekerjasama dengan Louis Daguerre yang mana Louis juga mempublikasikan temuannya berupa gambar yang dihasilkan dari bayangan sebuah jalan di Paris pada sebuah pelat tembaga yang berlapis perak. Akan tetapi pada tahun 1833 Niepce meninggal, meskipun demikian Daguerre tetap melanjutkan percobaannya. Sehingga menjelang tahun 1837 ia telah berhasil mengembangkan sebuah sistem praktis fotografi yang disebut daguerreotype. Pemerintah Perancis menghadiahkan pensiun seumur hidup kepada Daguerre maupun keluarga Niepce atas temuannya. Yang telah diberitahukannya kepada publik secara terbuka tanpa mempatenkannya pada tahun 1839.

Pada saat itu Louis Daguerre menjadi seorang pahlawan atas pengumuman penemuannya yang menimbulkan kegemparan penduduk sehingga membuat dia ditaburi berbagai macam penghormatan serta penghargaan. Karena metode daguerreotype cepat berkembang banyak khlayak ramai menggunakannya. Di tahun 1851 ia meninggal di kota asalnya dekat Paris.

Perkembangan teknologi kamera semakin berkembang pesat seiring dengan berjalannya waktu. Banyak pihak yang merasakan fungsi dan kebutuhan penggunaannya. Kamera bukan sekedar untuk menangkap objek yang semata-mata berfungsi sebagai kenang-kenangan. Melainkan juga digunakan untuk menangkap objek yang bergerak. Yang berkembang pada saat ini seperti kamera video, kamera mikro, kamera sensor dan lain sebagainya. Bahkan berbagai bidang, seperti pada bidang sinematografi, pendidikan, kedokteran dan bahkan sampai pada bidang sistem pertahanan dan keamanan terkena dampak dari perkembangan kamera. Sehingga tidak dapat terlepas dari penggunaan teknologi kamera ini.

C.    Mengenal Auto Fokus

Sistem Auto Fokus (AF) pada kamera yang ditemukan di tahun 1980-an merupakan Mpenemuan penting dalam dunia fotografi dan berdampak besar dalam membawa kemudahan bagi para juru foto. Kamera komersil pertama dengan fasilitas autofocus adalah kamera kompak merek Konica C35 AF yang diperkenalkan pada tahun 1978. Sedangkan kamera SLR dengan autofocus TTL yang pertama adalah Pentax ME-F yang dikeluarkan pada tahun 1980, namun kamera ini hanya mendukung autofokus pada lensa zoom AF tertentu saja.

Saat ini hampir semua produsen kamera dan lensa memproduksi sistem kamera yang dilengkapi dengan lensa autofokus.  

AutoFokus

AF, atau Auto Fokus adalah proses otomatis dalam kamera yang bertujuan untuk mencari fokus yang tepat. Secara sederhana sistem auto focus merupakan kesatuan dari sensor focus (biasa di body) dan motor auto focus (biasa di lensa). Mereka berdua bekerjasama memutar ring focus, dan menempatkan optik lensa di titik dimana fokus terbaik tercapai. Jadi yang menentukan kecepatan dan ketepatan AF itu tidak hanya lensa atau body kamera, melainkan keduanya.

Ada 2 jenis AF yang paling umum digunakan oleh produsen kamera :

•  Sistem Aktif : sistem ini biasanya digunakan oleh kamera pocket – menggunakan sinar inframerah (selayaknya sonar di kapal selam) untuk menentukan jarak obyek dari kamera. Sistem ini cepat, tapi terbatas jaraknya dan gampang terganggu dengan berbagai sumber sinar inframerah lain (misalnya lilin ulang tahun)

• Sistem Pasif : sistem ini yang biasanya digunakan di DSLR dan mirrorless. Prosesor kamera menganalisa gambar yang dihasilkan oleh lensa. Lensa diputar secara bolak balik untuk menentukan gambar dengan kontras terbaik. Kontras terbaik umumnya menyatakan foto yang in-focus.

Phase Detect AF

Pada kamera SLR lawas hingga DSLR modern, phase detect AF menjadi keistimewaan tersendiri karena akurasi dan kecepatannya. Pada kamera DSLR, modul AF khusus menerima gambar dari lensa dan dengan prinsip deteksi fasa, proses auto fokus lantas dilakukan. Proses AF dengan phase detect sangat cepat, akurat dan bisa diandalkan meski objek foto agak gelap dan kontrasnya rendah. Perlu diketahui kalau kinerja proses AF dengan phase detect akan menurun bila kamera DSLR dipasangi lensa lambat seperti f/4 atau f/5.6.

AF dengan menekan setengah tombol rana

Secara umum semua kamera akan mulai mencari fokus saat tombol rana ditekan setengah, bila fokus sudah terkunci kamera akan berbunyi ‘beep‘ dan objek yang terkunci oleh AF kamera tampak tajam. Karena itu hindari menekan tombol rana secara langsung tanpa menekan dulu setengah, karena kamera akan dipaksa memotret tanpa mencari fokus terlebih dahulu.

Contrast Detect AF

Inilah metoda AF yang hadir di era fotografi digital. Contrast Detect menganut prinsip bahwa foto yang kontrasnya paling tinggi adalah foto yang punya fokus terbaik. Pada saat sensor kamera sudah mendapat gambar dari lensa, kamera akan mengukur kontras objek foto (yang biasa kita lihat pada histogram) lalu mengatur fokus dan membandingkan kontrasnya. Bila objek foto tidak punya kontras yang cukup, atau berada dalam cahaya yang kurang terang, proses AF ini akan gagal.

Umumnya sensor yang digunakan dalam kamera adalah jenis sensor vertikal. Hal ini karena kontras umumnya memang terjadi di area yang posisinya horizontal.

Lihat sensor – sensor berwarna biru itu adalah sensor yang paling banyak digunakan di DSLR pada umumnya. Sensor vertikal ini murah, akurasinya cukup baik untuk kondisi dimana banyak garis horizontal yang kontras nya bisa di analisa. Hanya saja sensor jenis ini kesulitan apabila menemui garis-garis vertikal.

Oleh sebab itu para desainer kamera menggunakan “cross sensor”. Sensor jenis ini bisa mendeteksi kontras di garis horizontal maupun vertikal. Sehingga lebih cepat dan akurat. Ini adalah sensor dengan warna merah dan hijau di atas.

Sensor ini lebih mahal, sehingga di high end DSLR saja hanya sebagian adalah cross sensor. Sedangkan di DSLR kelas pemula umumnya cross sensor hanya diletakkan di sensor tengah. Itu sebabnya apabila kita ingin menggunakan teknik focus recompose kita lebih baik memilih menggunakan sensor yang tengah. Karena hampir pasti sensor tengah itu adalah jenis cross sensor.

Focus & recompose pada intinya adalah melakukan focusing lalu menahan tombol focus (sehingga kamera tidak melakukan autofocus lagi, biasanya dengan menahan setengah tombol shutter) dan melakukan recompose sehingga sesuai dengan komposisi yang kita mau.

Jadi misalnya kita aktifkan titik tengah (karena titik tengah biasanya adalah yang paling sensitif dan paling ok buat focusing. Setelah kita pilih focal length yang kita mau, kita bidik mata / wajah model dengan titik tengah tersebut. Sembari menahan tombol shutter kita geser posisi kamera sehingga komposisinya sesuai dengan yang kita mau. Setelah itu baru jepret dengan melanjutkan menekan tombol shutter. Dengan cara ini kita bisa tetap mendapatkan hasil tajam walaupun mata / wajah model tidak berada di titik autofocus.

Hal ini sebenarnya bisa juga dilakukan di kamera pocket. Sayangnya adalah di kamera pocket kebanyakan autofocus = exposure lock. Sehingga pada saat kita melakukan focus lalu recompose meteringnya dilakukan saat kita focusing, bukan saat recompose (hal yang sama tidak terjadi di DSLR). Hal ini mengakibatkan bisa overexposure / underexposure.

AE-L dan AF-L

Selain menekan tombol rana setengah, pada kamera kelas serius seperti kamera prosumer dan kamera DSLR, terdapat tombol AE-L / AF-L yang bisa dimanfaatkan untuk mengunci fokus. AE-L singkatan dari Auto Exposure – Lock, sementara AF-L singkatan dari Auto Focus – Lock. dalam setting yang lebih lanjut, tombol ini bisa dikustomisasi menjadi beberapa fungsi, misal sekaligus mengunci eksposur dan fokus, atau mengunci eksposur saja, mengunci fokus saja, dan mengunci fokus selama tombol ini ditekan (AF lock-hold). Pilihlah mana yang paling sesuai keinginan anda.

AF MODE

Proses Auto Fokus awalnya hanya bisa mengunci fokus pada benda yang diam. Seiring majunya teknologi, kini AF bisa mendeteksi gerakan objek dan berusaha mengikuti kemana pun objek bergerak. Perhatikan kalau mode default AF mode umumnya berada di mode diam/stasioner, dan bila kita perlu mengikuti gerakan objek maka perlu memindah mode AF ke continuous. Saat ini kamera DSLR sudah bisa mengunci fokus pada objek yang bergerak kiri kanan ataupun maju mundur (3D tracking AF).

D.    Komponen-Komponen Kamera

1.      Badan Kamera

Perhatikanlah bagian-bagian pada badan kamera berikut:

Gambar 1. Body Kamera tampak depan dan atas.

Keterangan:

Secara umum pada bagian depan badan kamera terdapat tempat untuk memasang lensa, built in flash bila pencahayaan kurang, tombol shutter release untuk mengambil gambar. Pada sisi sebelah kiri terdapat tempat untuk koneksi kamera dengan peralatan dari luar seperti: TV konektor, USB konektor, Power konektor. Pada sisi sebelah atas terdapat control panel berisi seluruh informasi tentang kondisi kamera dan setting yang sedang digunakan, dan pilihan mode kreatif yang digunakan untuk mengambil gambar dengan kegunaan tertentu.

Tampilan badan kamera sebelah belakang dan bawah ditunjukkan pada Gambar 2.  Pada sisi sebelah kanan tempat untuk kartu memori. Pada sisi sebelah bawah terdapat tempat untuk koneksi tripod dan tempat baterai. Pada bagian belakang terdapat komponen-komponen LCD display, tombol-tombol zoom, menu, Qual, ISO, Playback, multi selector, dan viewfinder untuk melihat gambar yang akan diambil.

Gambar 2. Body kameratampak belakang dan bawah

2.      Control Panel

Pada control panel terdapat berbagai informasi tentang setting kamera yang sedang aktif.

Gambar 4. Tampilan pada Kontrol Panel

Keterangan Gambar 4:

3.      Viewfinder Display

Gambar 5. Tampilan viewfinder.

Keterangan Gambar 5:

4.       Fokus Kamera

Salah satu hal yang penting saat akan mengambil gambar adalah fokus. Gambar yang fokus akan tampak lebih jelas. Pada viewfinder akan tampak indicator focus, pada bagian kiri bawah berupa tanda bulat berwarna hijau. Untuk mengetahui kondisi focus pada kamera tekan tombol shutter release setengah penuh, kemudian perhatikan tanda focus bila berkedip berarti kamera belum fokus. Fokus dapat dilakukan secara otomatis ataupun manual. Fokus secara otomatis tidak dapat dilakukan dengan baik pada kondisi-kondisi berikut:

1. Kontras yang kurang antara subjek dan background, contoh: Subjek memiliki warna yang sama dengan background.

2. Area fokus terdapat subjek dengan jarak yang berbeda, contoh: Subjek berada di dalam kandang.

3. subjek tampak lebih kecil pada area focus, contoh: pada focus terdapat subjek dan bangunan.

4. Subjek terdiri dari banyak detail. Contoh: kelompok bunga.

5. Subjek didominasi oleh alur yang geometris berulang. Contoh: Barisan jendela pada gedung tinggi.

6. Area focus terdiri dari kecerahan (brightness) yang kontras. Contoh: Subjek berada pada setengah bayangan.

Pada kondisi-kondisi tersebut dapat digunakan fokus dengan cara manual atau dengan mengunci area fokus.

E.     Prinsip Kerja Kamera Auto Fokus

Ketika cahaya yang dipantulkan dari objek melewati lensa dan Aperture, gambar dari objek tersebut akan ditangkap oleh sensor gambar digital. Sensor tersebut merupakan suatu chip di dalam kamera yang terdiri dari jutaan elemen individu yang mempunyai kemampuan untuk menangkap cahaya.

Sensor kamera auto fokus , pemanfaatan cahaya :

1. CCD (Charge-Couple Device)

Sensor CCD awalnya dikembangkan untuk kamera video. Sensor CCD merekam gambar pixel demi pixel dan baris demi baris. Informasi tegangan dari setiap elemen dalam baris diteruskan sebelum turun ke baris berikutnya, hanya satu baris yang aktif pada suatu waktu. CCD tidak mengubah informasi tegangan menjadi data digital dengan sendirinya, perlu tambahan sirkuit di kamera untuk mendigitalkan informasi tegangan sebelum mentransfer data ke perangkat penyimpanan.



Sensor CCD



Prinsip kerja CCD:Dalam digital imaging, ketika gelombang cahaya yang masuk kamera difokuskan pada sensor yang mengubah cahaya menjadi muatan listrik, gambar terbentuk. Bagaimana proses ini memisahkan warna? Cahaya yang memasuki kamera adalah cahaya putih normal yang mengandung semua panjang gelombang, dalam mekanisme nya panjang gelombang ini akan dipisahkan oleh filter berdasarkan RGB dasar (merah-hijau-biru). Informasi ini dibaca baris demi baris dan piksel demi piksel, oleh karena itu, waktu proses yang diperlukan adalah sedikit lebih lama, tapi sangat akurat.

Sensor CCD dan Sensor CMOS

2. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Sensor CMOS mampu merekam seluruh gambar yang disediakan oleh elemen sensitif cahaya secara paralel (dasarnya semua sekaligus), mengakibatkan tingkat transfer data yang lebih tinggi ke perangkat penyimpanan. Sirkuit tambahan ditambahkan untuk setiap elemen individu untuk mengkonversi informasi tegangan ke data digital. Sebuah mikrolensa kecil berwarna dipasang pada setiap elemen untuk meningkatkan kemampuan untuk menginterpretasikan warna cahaya.



Sensor CMOS

Prinsip kerja CMOS:

Sebuah sensor CMOS, tidak mengubah gelombang cahaya menjadi muatan listrik pada sebuah chip yang berbeda, tetapi mengubah foton menjadi elektron dengan mengolah data pada saat itu juga (dan bukan pada chip lain). Dengan menggunakan amplifier, sensor ini lebih cepat dari CCD. Namun, fakta bahwa tidak semua converter dan amplifier bekerja di efisiensi yang berbeda, dapat menyebabkan noise.
Sementara CMOS kebanyakan menggunakan sistem RGB filtrasi yang sama, ada juga teknologi revolusioner baru yang disebut Foveon (Sigma mulai menggunakannya, tetapi di produsen lebih masa depan akan memperkenalkan model berbasis pada teknologi ini), yang menggunakan sifat-sifat silikon itu sendiri untuk menyaring warna spektrum cahaya.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Fokus adalah proses otomatis dalam kamera yang bertujuan untuk mencari fokus yang tepat. Secara sederhana sistem auto focus merupakan kesatuan dari sensor focus (biasa di body) dan motor auto focus (biasa di lensa).prinsip kerja auto fokus pada kamera terbagi 2, yaitu : ccd (charge-couple device)cmos (complementary metal oxide semiconductor) .

B.     Saran

Karena peranan gelombang cahaya memudahkan manusia dalam menjalankan segala aktivitasnya. Oleh karena itu manusia harus senantiasa menjaga dan memelihara agar terjaga dengan baik, menghindari semua kegiatan yang dapat merusak komponen tersebut. Seperti menhindari global warming. Supaya cahaya dapat dimanfaatkan secara maksimal sampai akhir hayat.

DAFTAR PUSTAKA

http://riescaelvy.blogspot.com/2013/11/contoh-makalah-aplikasi-gelombang-bunyi.html

http://www.academia.edu/8222565/Makalah_gelombang

http://andro-nesia.blogspot.com/2013/06/mengenal-autofocus-kamera.html

http://www.focusnusantara.com/article/artikel_fotografi/memahami_prinsip_auto_fokus_pada_kamera.html

Tweet